4.4 Brandstof voor de toekomst

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 3

Hoofdstuk 4: Brandstoffen

§4.1 - Blussen en explosies

§4.2 - Verbrandingsproducten

§4.3 - Brandstoffen en milieu

§4.4 - Brandstof voor de toekomst

§4.5 - Energie

In een slecht geventileerde ruimte staat een butaan (C4H10) kachel. In eerste instantie vindt er volledige verbranding plaats. Na een tijdje gaat de volledige verbranding over in een onvolledige verbranding. De verhouding waarin koolstofdioxide en koolstofmonooxide ontstaan blijkt 1 : 1 te zijn (= gelijk aan elkaar). Het andere reactieproduct is water.

Geef de reactievergelijking van deze verbranding.

Wat zijn voordelen van fossiele brandstoffen? Meerdere antwoorden kunnen goed zijn.

1. ze zijn vrij goedkoop te winnen
2. ze raken niet op
3. ze zijn makkelijk te vervoeren
4. de verbranding zorgt niet voor luchtverontreiniging

Koolstofdioxide --> koolstofmonooxide + zuurstof

Deze reactie is een:

1. Volledige verbranding
2. Onvolledige verbranding
3. Geen verbranding
4. ontledingsreactie

Leerdoelen §4.4

Je leert over energiesoorten.

Je leert over energieverbruik.

Je leert over productie bioalcohol.

Je leert over biogas, biodiesel.

Je leert over aardgas

Energiesoorten

• Bij de verbranding van een brandstof ontstaat warmte (= vorm van energie) 
• -> energie druk je uit in J (Joule)
  

• Chemische energie
• Energie die vrijkomt bij een chemische reactie (bv verbranding) en zit opgeslagen in de beginstoffen
  
• Chemische energie -> warmte, bewegingsenergie, elektrische energie etc.
  

Welke energiesoort zit er in alle brandstoffen?

1. elektrische energie
2. bewegingsenergie
3. chemische energie
4. warmte

In een motorboot gebruik je een motor om vooruit te komen, welke bewering is waar?

1. Je zet chemische energie om in bewegingsenergie
2. de boot zet bewegings-energie om in bewegingsenergie
3. bewegingsenergie van de motor, wordt omgezet in beweging van het water.
4. bewegingsenergie van de golven wordt omgezet in beweging van de boot

Energieverbruik ligt rond de 3200 PJ (pèta = biljard) per jaar.

1 PJ = 10^15

Biobrandstoffen (biodiesel of bioalcohol) worden gemaakt van biomassa. Biomassa is de massa van organische stoffen of organismen.

Om het gebruik van fossiele brandstoffen terug te dringen wordt er onder andere gebruik gemaakt van biobrandstoffen.

Er zijn drie groepen biobrandstoffen:

1e generatie, 2e generatie en 3e generatie biobrandstoffen, die elk op een verschillende manier geproduceerd worden.

Drie generaties biobrandstoffen

• Eerste generatie: speciaal geteeld op landbouwgrond
  
• Tweede generatie: plantaardig afval, zoals mais, graan en ingezamelde frituurolie
  
• Derde generatie: gemaakt uit algen, schimmels en bacteriën

1e Generatie

2e generatie

Waarom draagt de verbranding van koolzaad NIET bij aan het versterkte broeikaseffect?

Leerdoelen §4.4

Je leert over energiesoorten.

Je leert over energieverbruik.

Je leert over productie bioalcohol.

Je leert over biogas, biodiesel.

Je leert over aardgas

Welke energiesoort zit er in alle brandstoffen?

1. elektrische energie
2. bewegingsenergie
3. chemische energie
4. warmte

Een onvolledige verbranding herken je aan:...

1. roetvorming en oranje vlammen
2. roetvorming en blauwe vlammen
3. waterdamp en oranje vlammen
4. waterdamp en blauwe vlammen

Biotechnologie

Het verbeteren van biologische processen, waardoor bv de opbrengst van gewassen hoger wordt.

• Genetische modificatie: veranderen van genen in het DNA -> veranderende werking van enzymen van planten, gisten of bacteriën
  
• Een enzym is een biologische katalysator: een stof die een bepaalde reactie mogelijk maakt

Productie bioalcohol in schema

Biogas

Biogas ontstaat door vergisting van mest, rioolslib of composteerbaar huisvuil in afwezigheid van zuurstof.

• Biogas: 66 vol% methaan, 33 vol% koolstofdioxide
  
• Groengas is gezuiverd biogas (minimaal 82 vol% methaan)
  

Biodiesel

Biodiesel wordt geproduceerd uit oliehoudend afval en frituurvet: 2e generatie biobrandstof

• Biodiesel heeft een lagere energiewaarde dan diesel (vgl met opdracht 31b)
  
• Om biodiesel te maken moet plantaardige olie reageren met methanol.
  

https:

Wat is het verschil tussen duurzame en fossiele energie?

Aardgas

Aardgas bestaat uit:

• Methaan (gehalte varieert tussen 70 en 94%)
  
• Stikstof
  
• Andere gassen

Bij een aantal tankstations kun je aardgas tanken in de vorm van CNG of LNG (allebei vloeibaar aardgas)

• CNG (Compressed Natural Gas: vloeibaar door samenpersen van gas
  
• LNG (Liquid Natural Gas): vloeibaar door afkoelen (nabij oliebronnen -> gas moet eerst gezuiverd worden)

CNG en LNG zijn veiliger en goedkoper dan LPG

• Dichtheid LPG groter dan CNG en LNG -> bij lekkage verspreiding over de grond

Waterstof

Bij verbranding van waterstof (H2) ontstaat alleen water.

Eigenschappen waterstof

• Zeer brandbaar
  
• Explosief
  
• Altijd eerst zelf maken door elektrolyse van water (energie nodig dat opgewekt is door fossiele brandstoffen)

Tevens ontbreekt er nog een infrastructuur om op voldoende plaatsen waterstof te kunnen tanken

Oefenen! 

Maak opdracht 31 - 33 en 36 van §4.4. 

Dit moet af zijn voor de volgende les.